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與華為搶5nm首發的蘋果A14處理器性能到底有多炸裂?

與華為搶5nm首發的蘋果A14處理器性能到底有多炸裂?

2020-09-08 Comments 0 Comment

作為每年科技界的春晚,蘋果秋季新品發布會備受果粉們的期待。今年大會的主角iPhone12系列曝光的賣點還真不少,比如首次支持5G網絡、加入ToF深感探測器、回歸iPhone4的經典設計以及最高支持120Hz高刷新率等等。

除了以上這些升級外,新機搭載的A14處理器更是吊足了很多性能黨的胃口。每一代iPhone發佈時,其搭載的A系列芯片總能引起手機圈的熱議,甚至其風頭會蓋過其手機本身。作為蘋果10年造芯路上的集大成之作,A14芯片性能到底有多麼炸裂,今天我們一探究竟。

5nm製程工藝集成約125億個晶體管

早在6月份,台積電發布的財報上顯示,其月營收首次達到1208.78億新台幣,環比5月增長28.8%。外界猜測,推動其營收增長的原因可能是受益於蘋果A14芯片的代工項目,這也側面說明了這款芯片已經開始了規模化量產。

同樣的,蘋果也從台積電的製造工藝改進中連年受益。蘋果A12採用7nm工藝製造,A13則進一步採用了台積電極紫外光刻的7nm工藝,實現了更快的運算速度和更低的功耗表現。

可以確定的是,新一代蘋果A14芯片將採用台積電的5nm工藝,同時它可能是首個能實現大規模量產的5nm工藝芯片。

不同於前代7nm的升級,5nm製程工藝是一次大跨越。A14芯片在整個過程中廣泛使用了極紫外(EUV)光刻技術,晶體管密度較7nm芯片提升80%,相同功率下運行速度能夠提升15%性能、同性能下則可降低30%的功耗。

此前外媒爆料,蘋果A14芯片將集成約125億個晶體管,對比約85億個晶體管的A13芯片提升巨大,不得不說5nm工藝讓芯片單位面積的晶體管數量猛增。

早在之前,網上就流出疑似A14芯片的GeekBench 5跑分,其顯示單核跑分達1658分,多核4612分,主頻為3GHz,相比A13芯片有了約25%的提升。當然這份跑分數據的真實性有待商榷,不排除它實際性能的提升會更大。

GeekBench主要體現的是處理器的CPU性能,蘋果A系列芯片的GPU性能同樣是業界有名,特別是從A11換為自研方案後,之後的每一代芯片的圖形處理能力都提升巨大。近期,國外知名爆料達人@Komiya稱,A14芯片的GPU性能將比A13提升50%。

考慮到晶體管密度會大幅的提升,結合台積電之前的描述,A14 GPU部分提升50%並不算意外。遊戲業務對於App Store的營收佔比非常大,蘋果此前還特意推出Apple Arcade服務,此次A14芯片GPU性能表現,值得玩家期待。

當然,A系列芯片不僅僅包含CPU和GPU內核,其還包含用於特定任務的專用硬件。例如處理視頻編碼的圖像處理器,以及負責機器學習的神經網絡引擎。

5nm製造工藝可以提供更高的晶體管數量,蘋果還將增加Neural Engine內核,以及進行其他方面的架構改進。這樣,即使A14會提升兩倍的機器學習能力,也不足為奇了。

A系列芯片的重要轉折點硬件是搭建蘋果生態的橋樑

iOS系統是封閉化生態而出名,這樣的好處是便於管理,並為用戶提供更安全、穩定的生態系統。不僅是軟件,蘋果對於芯片等硬件的把控也一直在收緊。

從iPhone 4首發A4處理器開始,蘋果就正式走上了自研芯片的道路,到如今的A13芯片,蘋果已經整整髮布了10款A系列芯片。要說能代表A系列芯片重要改變的,無非是下面要介紹的這兩款。

首先,A7作為歷史上首款64位移動處理器,其意義是劃時代的。A7芯片搭載於iPhone5S上,其擁有全新的64位架構,採用28nm工藝,A7的性能比iPhone 5上的A6快2倍,是初代iPhone的40倍。

無論對於蘋果還是移動處理器產業來說,A7的問世都是跨越性的。在所有競爭對手的移動芯片還處在32位架構的時候,蘋果率先首發了64位芯片,加快了移動芯片產業邁向64位處理器時代的步伐。雖然發布初期引來行業的爭議,但現在來看,蘋果當時的策略是具備前瞻性的。

從A8到A10的階段,A系列芯片的性能都在穩步提升,不斷改良的製程工藝也讓晶體管數量暴增。直到A11芯片的發布,蘋果自研芯片的道路又開啟了新的大門。

A11採用當時最先進的10nm工藝製程,晶體管數量達43億個,6核心設計大核性能相比A10提升25%,多核性能處理提升75%。當然這還不是最大的驚喜,正是從這一代開始蘋果宣布將會採用自研GPU方案。

該消息一出,Imagination的股價瞬間遭受重挫,暴跌近70%。Imagination此前一直為蘋果A系列芯片設計GPU,其大部分營收都要依靠蘋果支付的專利許可費用。事情總有轉折,今年蘋果與Imagination又重新與達成協議,外界認為,蘋果很難在GPU領域繞開Imagination的專利,這也說明自研之路並非是一帆風順的。

另一方面,A11首次搭載神經網絡引擎,每秒運算次數高達6000億次,主要負責機器學習,其重要性體現在face ID及其一系列的擬我動畫表情上。


蘋果A系列芯片的重要轉折點(來源彭博社)

我們可以看出,歷史上蘋果A系列芯片的重要轉折點,都是為實際的軟件服務而升級的。A7開創64位移動處理器時代,正是為64位軟件生態而服務的。A11芯片採用自研GPU方案以及新增神經網絡引擎,則是為iPhoneX的全面屏操作、手游的火熱而升級的。芯片等硬件是搭建蘋果軟件生態的橋樑,兩者相互影響,共同構成了“蘋果生態”大廈。

寫在最後

我們從歷代蘋果A系列芯片身上,可以發現一個規律,那就是蘋果一般不會在芯片性能上擠牙膏。每一代新iPhone發佈時,用戶對於芯片的討論熱度,遠遠大過新機在其它方面的升級。今年A14芯片的性能提升究竟有多大,我們只有等到發布會上才能真正知曉,但可以肯定的是它的性能會很炸裂,勢必會引起行業的熱議。

A系列芯片之所以這麼強,不僅在於蘋果獨占移動芯片行業裡領先的供應鏈優勢,還在於它在自研芯片技術上的常年積累。像蘋果這樣財大氣粗的公司,善於通過收購方式獲得技術專利和人才,從另一角度看,收購更消滅了潛在的敵人,不可謂不妙。

人無完人,設計芯片自然也一樣。例如蘋果芯片沒有集成式基帶,之前在與高通的比拼中落得下風,導致iPhone Xs系列被很多用戶吐槽信號問題;另外,iPhone的散熱能力比較差,致使芯片並不能完全發揮其性能,玩遊戲發熱降頻為人所詬病。

今年,iPhone12會不會有所針對性的改變,就讓我們拭目以待吧。

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